Các nhà khoa học với kính viễn vọng Event Horizon (EHT) hôm thứ Tư đã lần đầu tiên công bố chụp được hình ảnh của lỗ đen nằm ở trung tâm của thiên hà M87, ở một khoảng cách gần 55 triệu năm ánh sáng từ Trái Đất. Hình ảnh có được ngày hôm nay sau khi đội ngũ các nhà khoa học đã thu thập được dữ liệu của nó 2 năm về trước và là một trong những thành quả ấn tượng nhất của thiên văn thời kỳ hiện đại.
*Tốc độ 1 năm ánh sáng tương đương 9 ngàn 5 trăm tỉ cây số.
“Lỗ đen là một vật thể huyền bí trong vũ trụ”, Sheperd Doeleman, giám đốc của EHT và một nhà khoa học ở trung tâm Harvard Smithsonian chia sẻ. “Bởi vì nó rất nhỏ, chúng ta chưa bao giờ nhìn thấy. Chúng ta rất vui mừng vì đã có thể nói với mọi người rằng chúng ta đã nhìn thấy và chụp một tấm hình của một lỗ đen”.
*Tốc độ 1 năm ánh sáng tương đương 9 ngàn 5 trăm tỉ cây số.
“Lỗ đen là một vật thể huyền bí trong vũ trụ”, Sheperd Doeleman, giám đốc của EHT và một nhà khoa học ở trung tâm Harvard Smithsonian chia sẻ. “Bởi vì nó rất nhỏ, chúng ta chưa bao giờ nhìn thấy. Chúng ta rất vui mừng vì đã có thể nói với mọi người rằng chúng ta đã nhìn thấy và chụp một tấm hình của một lỗ đen”.
Tới hôm thứ 5 vừa rồi, các nhà thiên văn học tại kính thiên văn Chân trời sự kiện đã phát hành hình ảnh đầu tiên về siêu lỗ đen M87.
“Trọng lực của lỗ đen là cực lớn tới mức ánh sáng cũng không thoát ra được, khiến chúng ta không thể chụp hình. Nhưng các lỗ đen lại sở hữu một hiện tượng tạm gọi là chân trời sự kiện (đọc định nghĩa tại đây), điểm không thể quay đầu. Ánh sáng và vật chất khi đi qua ranh giới này đều bị lỗ đen hút và không thể thoát, nhưng không-thời gian (spacetime) bị bóp méo tại điểm chân trời sự kiện và tạo ra một quầng sáng. Đó chính là cái mà EHT chụp được”.
8 kính thiên văn radio từ khắp thế giới đã được đồng bộ chức năng quan sát lỗ đen hơn 10 ngày từ tháng 4/2017.
Dù có tên gọi là EHT nhưng thực chất đây là cả một dự án bao gồm 8 kính viễn vọng khác nhau được đặt tại nhiều đài quan sát trên toàn thế giới. Chúng hoạt động một cách đồng bộ để thu thập hình ảnh về các lỗ đen tại trung tâm của thiên hà M87 cũng như lỗ đen ở trung tâm của dải Ngân Hà chúng ta: Sagittarius A*. EHT thu thập dữ liệu lần đầu tiên năm 2006, từ đó đã thêm rất nhiều đài quan sát vào mạng lưới của mình, hiện bao gồm các kính viễn vọng tại Hawaii, Arizona, Chile, Nam Cực, Mexico và Tây Ban Nha. Doelman giải thích rằng lỗ đen ở thiên hà M87 là nguồn dữ liệu đầu tiên họ chụp hình lại, hiện thì họ đang làm việc để chụp lại lỗ đen Sagittarius A*.
Hình ảnh này được tạo nên từ lượng dữ liệu thu thập được trong khoảng thời gian 9 ngày trong tháng 4 năm 2017. Họ mất 2 năm để giải nén và phân tích dữ liệu từ các đài quan sát, một phần vì nó quá lớn để truyền tải. Do đó, ổ cứng đã được sử dụng để truyền dữ liệu từ các đài quan sát theo thứ tự cho các nhà khoa học để xử lý. Ví dụ với đài quan sát tại Nam Cực, trong nhiều tháng liền họ không thể truy cập dữ liệu vì thời tiết cực đoan.
Hệ thống kính thiên văn chân trời sự đủ nhạy để có thể quan sát được những biến chuyển hàng ngày về độ sáng của vòng xung quanh lỗ đen M87.
Các đài quan sát trong hệ thống của EHT đều có thể quan sát tần số vô tuyến (RF) của các vật thể khác nhau trong không gian. Trong trường hợp này, chúng được sắp xếp để theo dõi bức xạ phát ra từ chân trời sự kiện của các hố đen, cùng hoạt động để cung cấp những dữ liệu độ phân giải quang học cao để chụp hình những thứ rất nhỏ và rất xa. Daniel Marrone, nhà thiên văn của Đại học Arizona và thành viên đội EHT nói rằng trong khi lỗ đen này có khối lượng gấp 6,5 tỉ lần mặt trời nhưng chân trời sự kiện của nó chỉ khoảng 1 ngày rưỡi ánh sáng. Với thiên hà M87 cách chúng ta 55 triệu năm ánh sáng thì đường kính của nó là 120 năm ánh sáng.
Hình ảnh này có tiềm năng giúp xác định thuyết tương đối của nhà bác học Einstein có giải thích một cách chính xác cách trọng lực hoạt động. Thuyết tương đối đã được đem ra thử nghiệm ở những môi trường trọng lực yếu khác nhưng nó chưa bao giờ được thử nghiệm tại môi trường trọng lực mạnh như của lỗ đen.
Quảng cáo
Hình ảnh render các ngôi sao di chuyển xung quanh lỗ đen ở trung tâm
Đội ngũ EHT trước đó cũng khẳng định rằng dữ liệu mới này nhất quán với các mô hình trước đó nhằm xác định đặc tính của lỗ đen và thuyết tương đối. Aver Broderick từ Đại học Waterloo giải thích rằng nếu Einstein sai thì hình dáng lỗ đen có thể nhìn rất khác lạ, trông nó méo mó hay thậm chí không có hình thể gì. Thay vào đó, lỗ đen là một dạng hình tròn và giống với cấu trúc được dự đoán. “Ngày hôm nay, thuyết tương đối đã vượt qua một cuộc kiểm tra khắc nghiệt khác”.
“Nói một cách khác thì các lỗ đen là những vật thể rất bình thường”, Isella nói. Theo anh này thì lỗ đen được định nghĩa thông qua hai chỉ số: khối lượng và vòng quay. Hình ảnh về lỗ đen ở thiên hà M87 đã chứng minh điều đó. Hình ảnh đầu tiên về lỗ đen cũng giúp thúc đẩy những nghiên cứu khác về thiên văn học và vũ trụ học. Nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn cái gì đã xảy ra với khí gas và từ trường ở ngoài chân trời sự kiện, cách các đĩa khí gas xoay xung quanh lỗ đen. Broderick nói rằng hình ảnh này đã được dùng để xác định vòng quay của lỗ đen trong thiên hà M87. Ngoài ra, nó còn là bằng chứng cho thấy các vật thể ở rất xa và rất nhỏ thì chúng ta cũng có thể thu thập được dữ liệu.
Hình ảnh mà chúng ta thấy về lỗ đen ban đầu trông rất mờ. Hơn 5000TB dữ liệu đã được nén để cho ra hình ảnh đó. Tuy nhiên, người ta kỳ vọng hình ảnh sẽ rõ nét và chi tiết hơn nhờ dùng các thuật toán và thêm các kính viễn vọng khác vào trong mạng lưới EHT.
Nguồn: Popsci
